Bifidobacterium animalis HN019和Lactobacillus acidophilus NCFM对MPTP诱导的帕金森病小鼠的神经保护作用

《Brain, Behavior, and Immunity》：Neuroprotective effects of Bifidobacterium animalis HN019 and Lactobacillus acidophilus NCFM in MPTP-induced Parkinson’s disease mice

本研究通过给予MPTP诱导的PD小鼠含有Lactobacillus acidophilus NCFM和Bifidobacterium animalis subsp. lactis HN019的益生菌组合，发现其改善了运动和非运动症状，减少了α-Syn表达，并抑制了肠道和大脑中的TLR2/TLR4-NFκB炎症通路。同时，肠道菌群中产丙酸和丁酸的细菌丰度增加，可能通过增强SCFA的产生发挥抗炎作用。

　　

莫成军|钱一伟|张毅|何晓琴|赖一秋|徐少青|艾鹏辉|杨晓东|肖琴

上海交通大学医学院瑞金医院神经内科与神经病学研究所，中国上海200025

摘要

多项研究表明，调节肠道微生物群是缓解帕金森病（PD）症状的一种有前景的策略。我们之前的研究发现，PD患者的乳酸杆菌种类减少，而双歧杆菌的数量与非运动症状的改善之间存在关联。嗜酸乳杆菌 NCFM和动物双歧杆菌亚种乳糖亚种 HN019是两种特征明确的益生菌菌株。在本研究中，含有这两种菌株的益生菌混合物在1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）诱导的PD小鼠模型中对胃肠道和黑质（SN）表现出保护作用。口服补充这些益生菌可缓解PD小鼠模型的运动和非运动功能障碍。此外，结肠和黑质中的α-突触核蛋白（α-Syn）过表达也有所减少。益生菌治疗后，结肠和大脑中的炎症因子以及Toll样受体2/Toll样受体4-核因子κ-轻链激活B细胞增强子（TLR2/TLR4–NF-κB）信号通路被下调。进一步分析了肠道微生物群的变化，以确定潜在的炎症调节因子。益生菌处理的小鼠肠道微生物群中产生丙酸和丁酸的细菌的相对丰度、其生物合成途径及关键酶均有所增加。这些发现表明，益生菌混合物通过增强微生物产生的丙酸和丁酸并抑制TLR2/TLR4–NF-κB通路的激活，在结肠和黑质中发挥强烈的抗炎作用。

引言

帕金森病（PD）是第二常见的神经退行性疾病，给社会带来了越来越沉重的负担。PD的标志性病理特征是多巴胺能神经元的丢失以及黑质（SN）中路易小体的形成，这些路易小体主要由聚集的α-突触核蛋白（α-Syn）组成，并引发神经炎症（Poewe等人，2017年；Tansey等人，2022年）。肠道起源的发病机制假说以及PD患者中胃肠道功能障碍的高发率强烈提示了肠道-大脑轴的作用（Braak等人，2003年）。新兴证据支持微生物群-肠道-大脑轴在PD中起着关键作用。PD患者的肠道微生物群失调已被充分证实。这些研究显示，粪便中某些细菌类群和短链脂肪酸（SCFAs）的数量减少（Liu等人，2024年；Nishiwaki等人，2024年；Romano等人，2025年；Zhang等人，2023年）。我们之前的研究还报告了PD相关的细菌属（Qian等人，2018年）。我们发现PD患者的乳酸杆菌数量减少，而双歧杆菌的数量与非运动症状的严重程度呈负相关。肠道微生物群及其代谢产物的改变也可能加剧PD症状并影响药物治疗的效果（Sampson等人，2016年；Zhang等人，2022年；Zhang等人，2025年）。

口服益生菌补充剂是调节肠道微生物群的常用方法。据报道，它们可以改善PD症状，包括运动症状、便秘和其他胃肠道功能障碍（Leta等人，2021年）。双歧杆菌和乳酸杆菌是用于口服益生菌干预的两个主要属，不仅在多种疾病的管理中，也在PD的治疗中发挥作用。早期关于PD的临床研究主要集中在多菌株益生菌混合物在疾病动物模型中的效果上，这些混合物通常包含四种或更多菌株（Alipour Nosrani等人，2021年；Cuevas-Carbonell等人，2022年；Dong等人，2024年；Dwyer等人，2021年；Hsieh等人，2020年；Sancandi等人，2023年；Tsao等人，2024年；Zhou等人，2023年；Zhou等人，2025年）（表S3）。然而，这种多菌株混合物的复杂性往往阻碍了对菌株特异性机制途径的阐明，因此近年来研究趋势转向使用单一益生菌菌株。在双歧杆菌物种中，短双歧杆菌被研究得最为广泛，而在乳酸杆菌属中，植物乳杆菌是最常研究的物种。益生菌可能通过减轻氧化应激、激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α（PGC-1α）和抑制铁死亡（ferroptosis）来改善PD病理（Dong等人，2025年；Liao等人，2020年；Valvaikar等人，2024年；Wang等人，2022年）。然而，专门针对动物双歧杆菌和嗜酸乳杆菌在PD中作用的机制研究仍然相对有限。

鉴于这一空白，本研究重点关注两种特征明确的菌株：动物双歧杆菌亚种乳糖亚种 HN019和嗜酸乳杆菌 NCFM，这两种菌株在临床环境中已被广泛验证其安全性和有效性（Cheng等人，2021年；Sanders和Klaenhammer，2001年）。临床前证据表明，HN019可以减少神经炎症标志物并改善焦虑和抑郁样行为（Huang等人，2022a）。同时，NCFM被报道比同一属内的其他菌株更有效地减轻肠道炎症，并调节肠道上皮细胞的自噬——这一过程暗示其在调节α-Syn病理中的潜在作用（Huang等人，2022b；Wang等人，2019a；Wang等人，2019b）。此外，作为产乳酸的细菌，这两种菌株可以为肠道微生物群提供支持SCFAs产生的代谢底物。我们假设HN019和NCFM的联合使用可能协同作用，缓解神经和肠道炎症，同时进一步增强微生物产生的SCFAs。

因此，在本研究中，选择了两种益生菌菌株——动物双歧杆菌亚种乳糖亚种 HN019和嗜酸乳杆菌 NCFM，使用1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）诱导的PD小鼠模型来探讨它们对肠道微生物群-肠道-大脑轴的影响。在MPTP治疗期间，每周监测运动和胃肠道功能。评估了黑质中的病理变化，包括酪氨酸羟化酶阳性（TH⁺）神经元的丢失和α-Syn的表达。此外，还评估了神经炎症指标，包括炎症因子和炎症小胶质细胞的特征。测量了结肠中的闭合蛋白和黏蛋白2（MUC2）的表达水平，以反映屏障完整性。同时，也测量了α-Syn和炎症因子。作为肠道微生物群-肠道-大脑轴改变的潜在触发因素，通过16S rRNA测序分析了粪便微生物群，以识别结构、分类学和功能变化。

动物和实验设计

从SiLaike实验室动物公司（中国上海）获得了六周大的雄性无特定病原体（SPF）C57BL/6N小鼠。所有实验程序均严格遵循美国国立卫生研究院（NIH）关于实验动物的指南。动物在研究设施内的受控环境中饲养，光照周期为12小时，室温控制在24±2°C，相对湿度为55±10%。实验方案

益生菌改善了帕金森病（PD）小鼠的运动和胃肠道功能障碍

为了评估益生菌对1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）诱导的PD小鼠运动功能的潜在神经保护作用，进行了杆测试和开放场测试。在第3周，MPTP组的平均下降时间显著长于NC组（p<0.01），到第5周这种差异进一步增大（p<0.001）（图1b）。益生菌的补充在第5周部分恢复了杆测试中的运动表现，

讨论

作为第二常见的神经退行性疾病，帕金森病（PD）与肠道微生物群的变化日益相关。这种关联不仅体现在PD患者独特的肠道微生物组成上，还体现在肠道菌群失调及其相关代谢产物能够加剧PD的病理和症状（Sampson等人，2016年；Wu等人，2025年；Zhang等人，2023年）。口服益生菌补充剂是一种有前景的调节方法

伦理声明

实验方案得到了上海交通大学医学院瑞金医院动物伦理委员会的批准（RJ2023018）。遵循国家研究委员会关于实验动物护理和使用的指南，以减少小鼠的痛苦。

资金支持

本研究得到了国家自然科学基金（批准编号：82171246、81870998、81901283和81801254）、广东省重点领域研究与开发计划（批准编号：2018B030337001）、上海临床医学发展中心临床研究计划（批准编号：SHDC2020CR3012A）、上海 Rising-Star 计划（批准编号：22QA1405700）、上海Sailing计划（批准编号：22YF1440200）以及国家关键研究与开发计划的资助。

作者贡献声明

莫成军：写作——审稿与编辑，撰写原始草案，数据管理，概念构思。钱一伟：写作——审稿与编辑，研究，资金获取，数据管理，概念构思。张毅：监督，资源提供。何晓琴：资源提供。赖一秋：资源提供。徐少青：方法学，资金获取。艾鹏辉：方法学。杨晓东：写作——审稿与编辑，监督，资源提供，资金获取，概念构思。肖琴：监督，项目

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

不适用。